Ежегодно на предприятиях цветной металлургии образуется большое количество твердых отходов производства, содержащих ценные компоненты и в то же время являющихся высокотоксичными для окружающей среды. Одним из таких отходов являются шламы, полученные нейтрализацией некондиционных технологических растворов характеризуются значительным содержанием тяжелых металлов, так, для шламов нейтрализации характерно наличие ионов никеля, меди, сурьмы, железа, цинка, свинца, мышьяка и других. Поэтому шламы, образовавшиеся в процессе нейтрализации, являются ценным техногенным сырьем. В качестве нейтрализующего агента наиболее часто используется известковое молоко, что определяет химический и минералогический состав формирующихся шламов (таблица 1).
Но относительно низкое содержание в шламе цветных металлов и сложность их извлечения из сырья, наличие мышьяка и прочих компонентов, повышающих токсичность, не позволяют применить к данным объектам традиционные схемы переработки.
Цель настоящей диссертационной работы - повышение сквозного извлечения цветных металлов (медь, никель) на медерафинировочных производствах за счет переработки шлама, образующегося при нейтрализации технологических растворов известковым молоком; добиться селективного извлечения металлов. Решение поставленной задачи также позволяет сократить объем высокотоксичных мышьяксодержащих отходов и извлечения ценных компонентов в качественный и востребованный продукт.
При решении поставленной задачи следует принимать во внимание доступность и возможность регенерации реагентов. Для обеспечения рентабельности переработки следует учитывать простоту аппаратурного оформления. А также возможность сокращения объемов высокотоксичных мышьяксодержащих отходов. В работе исследован ряд реагентов- растворителей, обеспечивающих перевод ценных компонентов шлама в раствор. Приведен механизм химического взаимодействия компонентов раствора и поликомпонентного сырья. В рамках работы также разработана принципиальная технологическая схема переработки шламов.
Шламы нейтрализации отработанных медных электролитов содержат примеси (мышьяк, кальций), которые мешают селективному выделению тяжелых цветных металлов (медь, никель).
Детальное изучение процесса выщелачивания на примере модельных шламов и реальных, поступивших с предприятия ЗАО «КМЭЗ», позволило предложить способ выщелачивания данного сырья в двухстадийном режиме раствором комплексона - Трилона Б.
Установлено, что наиболее важным показателем, влияющим на извлечение элементов в трилонатный раствор, является pH раствора. Перевод цветных металлов и мышьяка в раствор следует вести при рН < 1,5, затем рН раствора корректируют и при рН > 8 наблюдается резкое снижение
растворимости мышьяка.
В качестве реагентов, обеспечивающих селективное и наиболее полное осаждение меди и никеля из растворов после выщелачивания в схеме предложено использовать карбонат кальция и сульфид натрия.
При соблюдении оптимальных режимов выщелачивания, выявленных в лабораторных исследованиях, достигнуты следующие показатели:
1 Основное количество мышьяка (59 %) было сконцентрировано в виде арсената железа, относящегося к 3 классу опасности. Он сконцентрирован в мышьяковистом кеке 2, масса которого в 14 раз ниже массы загруженного на переработку шлама;
2 Масса отвального гипсового кека, содержащего арсенат кальция (около 1 % Лб), составила 37,87 % от массы исходного шлама;
3 Общая масса отвальных мышьяковистого и гипсового кеков в 3 раза меньше исходной массы шлама;
Полученные при осаждении медный и никелевый концентрат
содержат 22,55 % меди и У1$Л % никеля соответственно;
Данная технология, отвечая требованиям экологической безопасности повышает уровень комплексности использования сырья. Общая эколого-экономическая оценка проекта показала, что выбранная технология переработки коммерчески состоятельна и позволяет существенно снизить объемы образующихся на предприятии хранимых твердых отходов.
